Усовершенствованные производственные линии грануляции наполнителей и применение технологии экструзии

С быстрым развитием мировой индустрии пластмасс, Спрос на пластиковые изделия растет с каждым днем, и требования к характеристикам продукта, контроль затрат и защита окружающей среды также становятся все более строгими.. Мастербатч наполнителя, в качестве ключевой функциональной добавки при переработке пластмасс, широко используется в различных областях производства пластмасс благодаря своим преимуществам снижения производственных затрат., улучшение производительности продукта и оптимизация эффективности обработки. Мы стремимся предоставлять передовые производственные линии грануляции и высокопроизводительные экструдеры для различных типов маточной смеси наполнителей., опираясь на богатый опыт исследований, разработок и производства экструзионных технологий., обеспечить целенаправленное, эффективные и надежные технологические решения для производителей маточных смесей наполнителей, помощь предприятиям в повышении эффективности производства, обеспечить качество продукции, и получить конкурентное преимущество в жесткой рыночной конкуренции.

В этой статье основное внимание будет уделено маточной смеси наполнителей., углубленное раскрытие основных понятий, классификация, процесс производства маточной смеси наполнителя, основная роль экструзионной технологии в производстве грануляции, преимущества нашей серии экструдеров и их целевая адаптация к переработке маточной смеси наполнителей, а также конкретные области применения, методы использования, распространенные проблемы и решения в производстве. Он дополнит подробные технические параметры., детали процесса и болевые точки отрасли для обогащения контента, соответствовать требованию к количеству слов 3000-4000 слова, и предоставить исчерпывающую и профессиональную информацию соответствующим предприятиям и специалистам в отрасли производства маточных наполнителей..

1. Обзор отрасли производства мастербатчей наполнителей и характеристики продукции

1.1 Текущая ситуация и тенденции развития индустрии маточных наполнителей

В последние годы, обусловлено быстрым развитием перерабатывающих отраслей, таких как упаковочная, строительство, автомобильный, электроника и предметы первой необходимости, Мировой рынок маточных наполнителей продемонстрировал устойчивую тенденцию роста.. Маточная смесь наполнителя представляет собой разновидность композиционного материала, получаемого путем смешивания, плавление, экструдирование и гранулирование неорганических наполнителей (например, карбонат кальция, тальк, сульфат бария, и т. д.) с полимерными носителями (например, полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, и т. д.) и соответствующие добавки (такие как диспергаторы, средства совместимости, смазочные материалы, и т. д.) в определенной пропорции. Его основная функция — снизить себестоимость производства пластиковых изделий при одновременном улучшении или сохранении основных характеристик пластиковых изделий..

По соответствующим данным статистики, объем мирового рынка маточных наполнителей превысил 20 миллиард долларов США, и ожидается сохранение темпов роста на уровне 6%-9% в ближайшие несколько лет. Среди них, карбонат кальция (СаСО3) маточная смесь наполнителя является наиболее широко используемым типом продукта., учет более чем 60% от общего рынка маточных наполнителей, с последующим нанесением маточной смеси талька, сульфат бария (BaSO4) маточная смесь наполнителей и другие специальные маточные смеси наполнителей. Азиатско-Тихоокеанский регион является крупнейшим в мире рынком производства и потребления маточной смеси наполнителей., учет более чем 50% доли мирового рынка, что в основном связано с быстрым развитием промышленности по переработке пластмасс в Китае., Индия и другие страны, огромный спрос на снижение затрат и улучшение характеристик пластиковых изделий, и постоянное улучшение промышленного вспомогательного потенциала.

Тенденция развития индустрии маточных наполнителей в основном отражается в четырех аспектах.: первый, высокая производительность и функциональность. С повышением требований к перерабатывающим пластиковым изделиям, Использование маточной смеси наполнителя больше не ограничивается снижением затрат, но постепенно развивается в сторону функционализации, например, улучшение жесткости, прочность, термостойкость, атмосферостойкость и барьерные свойства пластиковых изделий, и разработка специальных мастербатчей функциональных наполнителей, таких как огнезащитные, антистатический и антибактериальный; второй, высокий объем наполнения и хорошая диспергируемость. Под предпосылкой обеспечения производительности продукта, Увеличение количества неорганических наполнителей может еще больше снизить производственные затраты., что предъявляет более высокие требования к диспергируемости маточной смеси наполнителя — отличная диспергируемость может гарантировать равномерное распределение наполнителя в пластиковой матрице., избежать появления белых пятен, черные пятна или агломерации в конечном продукте; третий, охрана окружающей среды и низкий уровень загрязнения. Благодаря усилению глобальной политики в области защиты окружающей среды и повышению осведомленности об охране окружающей среды, Производители маточной смеси наполнителей постепенно внедряют экологически чистые добавки и производственные процессы., снижение выбросов вредных веществ, и разработка маточной смеси разлагаемого наполнителя, чтобы адаптироваться к тенденции развития экологически чистых пластиков.; четвертый, интеллект и эффективность производственного оборудования. Чтобы удовлетворить масштабные, непрерывные и высококачественные производственные потребности в маточной смеси наполнителя, производители постоянно внедряют передовые производственные линии гранулирования и интеллектуальные системы управления., повышение эффективности производства, снижение трудозатрат и обеспечение стабильности качества продукции.

На этом фоне, технология экструзионного гранулирования, в качестве основной технологии производства маточной смеси наполнителей, стал ключом к определению качества маточной смеси наполнителя и конкурентоспособности предприятий. Производительность экструдеров напрямую влияет на диспергируемость., форма частицы, индекс плавления и другие ключевые показатели маточной смеси наполнителя. Наши профессиональные экструдеры и линии гранулирования маточной смеси наполнителей разработаны с учетом особенностей отрасли и спроса рынка., который может эффективно решить болевые точки при обработке маточной смеси наполнителя (например, плохая диспергируемость, неравномерный размер частиц, низкий объем заполнения, высокое энергопотребление, и т. д.) и помочь предприятиям добиться качественного и эффективного производства.

1.2 Классификация маточной смеси наполнителя и ее основные характеристики

Маточную смесь наполнителя можно разделить на различные типы в зависимости от типа наполнителя., несущая смола, поле заявки и сумма пополнения. Каждый тип маточной смеси наполнителя имеет свои уникальные характеристики и применимые сценарии.. Ниже приводится подробное введение в общую классификацию и основные характеристики маточной смеси наполнителя.:

1.2.1 Классификация по типу наполнителя:

Это наиболее распространенный метод классификации маточной смеси наполнителей.. По типу неорганического наполнителя, в основном его можно разделить на карбонат кальция (СаСО3) маточная смесь наполнителя, маточная смесь талька, сульфат бария (BaSO4) маточная смесь наполнителя, и другие специальные суперконцентраты наполнителей (например, маточная смесь каолинового наполнителя, маточная смесь наполнителя из технического углерода, маточная смесь наполнителя из стекловолокна, и т. д.).

• Карбонат кальция (СаСО3) Мастербатч наполнителя: Это наиболее широко используемый маточный концентрат наполнителя с самой низкой стоимостью.. Наполнителем является в основном легкий карбонат кальция или тяжелый карбонат кальция.. Легкий карбонат кальция имеет мелкий размер частиц., хорошая диспергируемость и высокая белизна, который подходит для пластиковых изделий с высокими требованиями к внешнему виду и пробе (например пластиковые пленки, изделия для литья под давлением); тяжелый карбонат кальция имеет высокую твердость, хорошая износостойкость и низкая цена, который подходит для пластиковых изделий с высокими требованиями к жесткости и контролю затрат (например тканые сумки, упаковочные ремни, трубы, и т. д.). Маточная смесь наполнителя из карбоната кальция может не только снизить производственные затраты., но и улучшить жесткость, термостойкость и стабильность размеров пластиковых изделий, и оказывает определенное смазывающее действие, что может улучшить текучесть обработки пластмасс.
• Мастербатч наполнителя талька: Наполнитель – тальк со слоистой структурой.. Тальк обладает хорошими механическими свойствами., термостойкость и химическая стабильность. Маточная смесь наполнителя талька в основном используется в полипропилене. (ПП) пластиковые изделия, что может значительно улучшить жесткость, Температура теплового искажения и ударная вязкость изделий из ПП, и широко используется в автомобильных деталях, корпуса бытовой техники, пластиковые трубы и другие области, требующие высокой производительности.
• Сульфат бария (BaSO4) Мастербатч наполнителя: Наполнитель – порошок сульфата бария., который имеет высокую белизну, хорошая прозрачность, химическая инертность и радиационная стойкость. Маточная смесь наполнителя сульфата бария подходит для пластиковых изделий с высокими требованиями к прозрачности., белизна и химическая стабильность (например пластиковые пленки, пластиковые бутылки, изделия из медицинского пластика, и т. д.), а также может использоваться в радиационно-стойких пластиковых изделиях (например, медицинское защитное оборудование, аксессуары для атомной электростанции, и т. д.).

1.2.2 Классификация по несущей смоле:

В зависимости от типа используемой несущей смолы, маточную смесь наполнителя можно разделить на полиэтилен (ЧП) маточная смесь наполнителя, полипропилен (ПП) маточная смесь наполнителя, поливинилхлорид (ПВХ) маточная смесь наполнителя, полиэтилентерефталат (ДОМАШНИЙ ПИТОМЕЦ) маточная смесь наполнителя, и т. д.. Выбор несущей смолы в основном определяется типом последующих пластиковых изделий.. Например, Суперконцентрат полиэтиленового наполнителя подходит для пластиковых изделий из полиэтилена. (например пластиковые пленки, сумки, трубы); Маточная смесь ПП-наполнителя подходит для изделий из ПП-пластика. (например тканые сумки, детали для литья под давлением, автомобильные детали); Маточная смесь наполнителя ПВХ подходит для пластиковых изделий из ПВХ. (например трубы ПВХ, профили, листы).

1.2.3 Классификация по области применения:

В зависимости от области применения последующих пластиковых изделий, Мастербатч наполнителя можно разделить на маточную смесь наполнителя пленочного качества., маточная смесь наполнителя для инъекций, маточная смесь наполнителя экструзионного качества, маточная смесь наполнителя для выдувного формования, и т. д.. Маточная смесь наполнителя пленочного качества требует хорошей диспергируемости., высокая крупность и отсутствие примесей, чтобы на выдувной пленке не было белых пятен, черные пятна или дырочки, и сохраняет хорошую прозрачность и прочность; маточная смесь наполнителя для инъекций требует хорошей текучести и однородного размера частиц., адаптироваться к быстрому процессу литья под давлением и обеспечить внешний вид и точность размеров литьевых изделий.; маточная смесь наполнителя экструзионного качества требует хорошей термической стабильности и механических свойств., адаптироваться к процессу экструзии труб при высокой температуре и высоком давлении, профили и другая продукция.

1.2.4 Классификация по объему наполнения:

По количеству наполнения неорганическими наполнителями, маточную смесь наполнителя можно разделить на маточную смесь с низким наполнением (сумма заполнения 30%-50%), маточная смесь средней наполненности (сумма заполнения 50%-70%) и высоконаполненная маточная смесь (сумма заполнения 70% и выше). Объем заполнения определяется в соответствии с требованиями к производительности последующих продуктов и производительностью оборудования.. Маточная смесь с высоким содержанием наполнения имеет более очевидный эффект снижения затрат., но предъявляет более высокие требования к диспергируемости наполнителей и производительности экструдеров — только высокопроизводительные экструдеры могут обеспечить равномерное смешивание и плавление высоконаполняющих материалов., избежание агломерации и плохой текучести обработки.

Стоит отметить, что основные показатели производительности маточной смеси наполнителя в основном включают диспергируемость., однородность размера частиц, индекс плавления, белизна (для светлых продуктов) и совместимость со смолой-носителем. Среди них, диспергируемость является наиболее важным показателем: плохая диспергируемость приведет к неравномерному распределению наполнителей в пластиковых изделиях., приводящие к дефектам, таким как белые пятна, черные пятна, агломерации и хрупкие изделия, которые серьезно влияют на внешний вид и эксплуатационные характеристики пластиковых изделий. Поэтому, Выбор современного экструзионного оборудования и научных технологий обработки имеет решающее значение для обеспечения диспергируемости и общего качества маточной смеси наполнителей..

2. Основная технология производства маточной смеси наполнителей: Технология экструзионного гранулирования

Технология экструзионного гранулирования является основной технологией производства маточной смеси наполнителей., который объединяет смешивание, плавление, стрижка, диспергирование и грануляция. Он имеет преимущества высокой эффективности производства., хорошее качество продукции, сильная адаптируемость к сырью и широкий спектр применения. При производстве маточной смеси наполнителя, Технология экструзионного гранулирования в основном используется для реализации равномерного диспергирования неорганических наполнителей в полимерном носителе., расплавить и пластифицировать смесь, а затем экструдируйте и гранулируйте для получения маточной смеси гранулированного наполнителя одинакового размера., хорошая текучесть и стабильная производительность. Качество экструзионного гранулирования напрямую определяет ключевые показатели производительности маточной смеси наполнителя., такие как дисперсность, размер частиц и индекс плавления.

2.1 Характеристики сырья маточной смеси наполнителя и требования к экструзионному оборудованию

Сырье маточной смеси наполнителя в основном состоит из трех частей.: неорганические наполнители (например CaCO3, тальк, BaSO4), полимерные носители (например, ПЭ, ПП, ПВХ) и добавки (такие как диспергаторы, средства совместимости, смазочные материалы, антиоксиданты, и т. д.). Характеристики этого сырья весьма различны., который выдвигает особые требования к экструзионному оборудованию:

Первый, неорганические наполнители обладают высокой твердостью, плохая совместимость с полимерными носителями, и легко агломерируются. Большинство неорганических наполнителей (например CaCO3, тальк) гидрофильны, в то время как полимерные носители гидрофобны, что приводит к плохой совместимости между наполнителями и носителями. Если смешивание и сдвиг недостаточны, наполнители будут агломерироваться, которые не могут быть равномерно распределены в носителе, что приводит к низкому качеству маточной смеси наполнителя.. Кроме того, the high hardness of inorganic fillers will cause serious wear to the screw and barrel of the extruder during the extrusion process, which requires the screw and barrel of the extruder to have extremely high wear resistance.

Второй, the mixture of filler masterbatch has high viscosity and poor fluidity. The addition of a large number of inorganic fillers will significantly increase the viscosity of the mixture, reduce the processing fluidity, and require the extruder to have strong conveying capacity and shearing force to ensure the smooth progress of melting, mixing and extrusion.

Третий, the processing temperature range is narrow. Different carrier resins have different melting points and thermal stability. Например, the melting point of PE is 100-130℃, the melting point of PP is 160-170℃, ПВХ легко разлагается при высоких температурах. (выше 160 ℃). Поэтому, экструзионное оборудование должно иметь возможность точного контроля температуры, чтобы гарантировать полное расплавление смеси без термического разложения., и избежать разложения добавок и ухудшения характеристик продукта..

На основе вышеперечисленных характеристик, одношнековые экструдеры не подходят для масштабного и качественного производства маточной смеси наполнителя.. Поскольку одношнековый экструдер имеет узкий диапазон сдвига., низкая производительность насоса и отсутствие эффекта самоочистки. При переработке высоковязких и высоконаполнительных смесей, легко вызвать накопление материала, засорение и неравномерное перемешивание в цилиндре экструдера, что приводит к плохой диспергируемости маточной смеси наполнителя, неравномерный размер частиц и нестабильное качество продукта. Кроме того, одношнековый экструдер имеет высокое энергопотребление при переработке материалов с высоким содержанием наполнителей, и винт и ствол сильно изношены, что увеличивает себестоимость продукции и стоимость обслуживания оборудования предприятий.

Двухшнековые экструдеры, с другой стороны, имеют очевидные преимущества в производстве маточной смеси наполнителя и стали основным оборудованием для экструзионного гранулирования маточной смеси наполнителя.. Двухшнековые экструдеры имеют более широкий диапазон сдвига., более эффективный насосный эффект и эффект самоочищения, который может эффективно решить проблемы плохой совместимости, легкая агломерация и плохая текучесть сырья маточной смеси наполнителя. Взаимодействие и вращение двойных шнеков может создать сильную силу сдвига и замешивания., который способен полностью разрушить агломераты неорганических наполнителей, добиться равномерного распределения наполнителей в полимерном носителе, и обеспечить диспергируемость и стабильность продукта. Кроме того, двухшнековый экструдер имеет хорошую точность контроля температуры, сильная адаптируемость к сырью, и может адаптироваться к обработке различных типов, различное количество маточной смеси наполнителя, и имеет высокую эффективность производства и низкое энергопотребление.

2.2 Принцип работы экструзионного гранулирования маточной смеси наполнителя

Процесс экструзионной грануляции маточной смеси наполнителя представляет собой сложный физический и химический процесс., который предполагает взаимодействие множества факторов, таких как температура, давление, поперечная сила и время. Конкретный принцип работы и технологический процесс заключаются в следующем.:

Первый, предварительная обработка сырья. Сырье для маточной смеси наполнителя (неорганические наполнители, несущая смола, добавки) должны быть предварительно обработаны, чтобы гарантировать качество конечного продукта. Конкретные шаги включают в себя: 1) Обработка сушкой: Неорганические наполнители (например CaCO3, тальк) обычно гидрофильны и содержат определенное количество влаги. Если содержание влаги слишком высокое, it will affect the mixing effect and dispersibility of the materials, and even cause bubbles in the extruded masterbatch. Поэтому, the fillers need to be dried in a dryer (such as a hot air dryer, a vacuum dryer) to reduce the moisture content to below 0.5%. 2) Crushing and sieving: The carrier resin (например, ПЭ, ПП) is crushed into small particles or powder with a particle size of 20-40 сетка, which is conducive to uniform mixing with fillers and additives. Inorganic fillers are also sieved to remove impurities and large particles, ensuring the fineness and uniformity of fillers. 3) Предварительное смешивание: По формуле соотношения, the dried fillers, carrier resin particles and additives (диспергаторы, средства совместимости, смазочные материалы, и т. д.) are put into a high-speed mixer for premixing. Скорость смешивания обычно 800-1200 об/мин, and the mixing time is 5-10 минуты. The purpose of premixing is to make the additives evenly adhere to the surface of fillers and carrier resin, improve the compatibility between fillers and carrier, and lay a foundation for subsequent extrusion mixing. The dispersant is a key additive in premixing, which can form a protective film on the surface of the filler, reduce the surface energy of the filler, prevent the filler from agglomerating, and improve the dispersibility of the filler in the carrier resin.

Второй, feeding and conveying. Предварительно смешанная смесь подается в загрузочный бункер двухшнекового экструдера через шнековый или ленточный питатель.. The feeding speed needs to be uniform and stable, which is matched with the screw speed and extrusion speed of the extruder, to ensure that the materials enter the extrusion cavity stably and avoid material accumulation or insufficient feeding. Подающее устройство экструдера обычно оснащено функцией регулирования скорости преобразования частоты., which can adjust the feeding speed according to the actual production situation.

Третий, плавление, смешивание и стрижка. Материалы, поступающие в экструзионную полость двухшнекового экструдера, непрерывно продвигаются вперед вращающимися шнеками.. Полость экструзии состоит из шнека и цилиндра., и объем экструзионной полости постепенно уменьшается в направлении оси. Когда винты вращаются, материалы постепенно сжимаются под действием шнеков и ствола, и давление в полости экструзии постепенно увеличивается (generally 3-15MPa). В то же время, материалы подвергаются сильной силе сдвига и силе трения, возникающей в результате относительного движения между винтами и цилиндром., а также между витками винтов.

The shear force and friction force can fully break the agglomerates of inorganic fillers, make the fillers uniformly dispersed in the melted carrier resin, and promote the fusion and compatibility between the fillers and the carrier. Сила трения также может генерировать определенное количество тепла., что совмещено с внешним обогревом ствола (электрическое отопление или паровое отопление) to make the carrier resin gradually melt and plasticize. Цилиндр экструдера обычно делится на 3-6 секции контроля температуры (секция кормления, плавильная секция, секция смешивания, секция гомогенизации, и т. д.), and the temperature of each section is precisely controlled according to the type of carrier resin and filler. Например, when processing PE carrier filler masterbatch, the temperature of the feeding section is 80-100℃, the melting section is 120-140℃, the mixing section is 140-150℃, and the homogenizing section is 130-140℃; when processing PP carrier filler masterbatch, the temperature of each section is 20-30℃ higher than that of PE carrier.

Четвертый, extrusion and shaping. Полностью расплавленный, смешанный и диспергированный материал подается шнеками к головке экструдера.. The die head is equipped with multiple die holes (количество и размер отверстий матрицы определяются в зависимости от размера частиц маточной смеси.), and the material is extruded from the die holes at a high speed to form continuous strips of uniform thickness. Температура фильерной головки немного ниже, чем температура секции гомогенизации., which can prevent the material from decomposing due to excessive temperature and ensure the shaping effect of the strips.

Fifth, cooling and cutting. The extruded strips are sent to a cooling device (such as a water tank, an air-cooled conveyor) for rapid cooling. The cooling temperature is generally 20-30℃, и время охлаждения 2-5 минуты. Rapid cooling can make the strips solidify quickly, maintain the shape and size of the strips, and avoid deformation. После охлаждения, the strips are sent to a granulator for cutting. The granulator is equipped with a rotary knife, which can cut the strips into granular filler masterbatch with uniform size (the particle size is generally 2-5mm, который может быть скорректирован в соответствии с потребностями клиента). The speed of the rotary knife is matched with the conveying speed of the strips to ensure that the particle size of the masterbatch is uniform.

Sixth, сортировка и упаковка. The cut granular filler masterbatch is sent to a vibrating screen for screening, which can remove unqualified particles (например, слишком большой, too small or agglomerated particles) and ensure the uniformity of the product. The qualified masterbatch is then sent to an automatic packaging machine for packaging. The packaging specifications can be adjusted according to customer needs (such as 25kg/bag, 50kg/bag), and the packaging should be sealed and moisture-proof to prevent the masterbatch from absorbing moisture and affecting the quality. After packaging, the products are stored in a dry, прохладный и вентилируемый склад.

2.3 Key Factors Affecting Filler Masterbatch Extrusion Granulation Effect

The effect of extrusion granulation directly affects the quality of filler masterbatch. There are many factors affecting the granulation effect, в основном включая характеристики сырья, формула соотношения, эффект предварительного смешивания, extrusion parameters and die head structure. Mastering these key factors and making scientific adjustments can ensure the stability of the granulation effect and the consistency of product quality.

2.3.1 Характеристики сырья:

Тип, размер частиц, moisture content and purity of raw materials have a great impact on the granulation effect. Например, the particle size of inorganic fillers directly affects the dispersibility and fineness of the masterbatch. The finer the particle size of the filler (в целом 800-2000 сетка), the better the dispersibility, but the higher the cost and the easier it is to agglomerate; the coarser the particle size, the lower the cost, but the dispersibility is poor, which will affect the appearance and performance of the masterbatch. The moisture content of raw materials (especially fillers) should be controlled below 0.5%; если содержание влаги слишком высокое, it will cause bubbles in the masterbatch, affect the density and mechanical properties of the product. Чистота сырья также очень важна.; impurities in raw materials (such as stones, metals, пыль) will not only affect the quality of the masterbatch, но также изнашивать шнек и цилиндр экструдера, и даже вызвать блокировку оборудования.

2.3.2 Формула соотношения:

The formula ratio of filler masterbatch (the ratio of filler, carrier resin and additives) is the key to determining the performance and cost of the product. The filling amount of the filler should be determined according to the performance requirements of the downstream product and the processing capacity of the equipment. Too high filling amount will lead to poor dispersibility, low toughness and poor processing fluidity of the masterbatch; too low filling amount will reduce the cost reduction effect. The type and dosage of additives also need to be reasonably matched. Например, the dispersant dosage is generally 1%-3% of the filler dosage; too little dispersant will lead to poor dispersibility of the filler, and too much dispersant will affect the compatibility between the masterbatch and the downstream plastic products, and reduce the mechanical properties of the products. The compatibilizer is used to improve the compatibility between the filler and the carrier resin; the dosage is generally 0.5%-2%, which can significantly improve the dispersibility and mechanical properties of the masterbatch. The lubricant is used to reduce the friction between the materials and the screw, barrel and die head, improve the processing fluidity, and prevent the materials from sticking to the equipment; the dosage is generally 0.3%-1%.

2.3.3 Эффект предварительного смешивания:

Premixing is the foundation of extrusion granulation. The uniformity of premixing directly affects the dispersibility of the filler in the carrier resin. Если предварительное смешивание неравномерно, the additives cannot be uniformly adhered to the surface of the filler and carrier, resulting in local agglomeration of the filler, uneven mixing of the materials during extrusion, and poor quality of the masterbatch. Для обеспечения эффекта предварительного смешивания, необходимо контролировать скорость перемешивания, время смешивания и температура смешивания. Скорость смешивания обычно 800-1200 об/мин, время смешивания 5-10 минуты, и температура смешивания контролируется на уровне 40-60 ℃. (appropriate temperature can improve the adhesion of additives and promote uniform mixing).

2.3.4 Параметры экструзии:

Extrusion parameters are the most important factors affecting the granulation effect, в основном включая скорость винта, температура экструзии и давление экструзии.

• Скорость винта: The screw speed generally ranges from 150 к 600 об/мин. Чем выше скорость винта, тем больше сила сдвига и сила трения, воспринимаемые материалами, the better the mixing and dispersing effect of the filler, и тем выше эффективность производства. Однако, если скорость винта слишком высока, время пребывания материалов в полости экструзии слишком короткое, resulting in incomplete melting of the carrier resin, insufficient mixing of the materials, and uneven particle size of the masterbatch; если скорость винта слишком низкая, сила сдвига и сила трения недостаточны, the filler cannot be fully dispersed, и эффективность производства низкая. The screw speed should be adjusted according to the filling amount and type of filler masterbatch—for high-filling masterbatch, a higher screw speed is needed to ensure sufficient shearing and mixing.
• Температура экструзии: The extrusion temperature is divided into multiple sections (секция кормления, плавильная секция, секция смешивания, секция гомогенизации, секция головки штампа), and the temperature of each section needs to be precisely controlled according to the type of carrier resin and filler. Температура секции подачи ниже (slightly higher than the melting point of the carrier resin), главным образом для предотвращения слеживания материалов и обеспечения плавной подачи; температура плавильного участка средняя, which is mainly to promote the melting and plasticization of the carrier resin; температура секции смешивания выше, что в основном предназначено для усиления эффекта сдвига и смешивания, and promote the uniform dispersion of the filler; температура секции гомогенизации немного ниже, чем секции смешивания, что главным образом обеспечивает равномерную температуру и вязкость материалов., и избежать термического разложения; температура секции фильерной головки немного ниже, чем температура секции гомогенизации, which is to ensure the shaping effect of the strips.
• Давление экструзии: The extrusion pressure is generally 3-15MPa. Давление в полости экструзии в основном определяется степенью сжатия шнека., размер отверстия матрицы и скорость винта. Чем выше давление экструзии, the better the mixing and dispersing effect of the materials, and the denser the masterbatch particles. Однако, если давление слишком высокое, это увеличит энергопотребление и износ оборудования, и даже вызвать блокировку головки; если давление слишком низкое, материалы не могут быть полностью сжаты и смешаны, the masterbatch particles are loose, and the performance is unstable.

2.3.5 Die Head Structure:

The die head structure mainly includes the number, shape and size of die holes. The shape of the die hole determines the cross-sectional shape of the extruded strips (such as circular, square), and the size of the die hole determines the initial diameter of the strips and the final particle size of the masterbatch. The smaller the die hole size, the greater the extrusion pressure, the better the mixing and dispersing effect, but the production capacity will be reduced; the larger the die hole size, the lower the extrusion pressure, the lower the production efficiency, but the particle size of the masterbatch is larger. The number of die holes affects the production capacity; the more the number of die holes, the higher the production capacity, but it is necessary to ensure that the pressure distribution is uniform, so as to avoid uneven thickness of the strips and uneven particle size of the masterbatch.

3. Our Extruders: Advantages and Product Series for Filler Masterbatch Production

Мы уже давно занимаемся исследованием, development and production of high-performance extruders and granulation production lines, and have accumulated rich experience in the field of filler masterbatch processing. According to the characteristics of filler masterbatch raw materials (high hardness, poor compatibility, высокая вязкость) и требования к обработке (good dispersibility, uniform particle size, high filling amount), we have developed a series of twin-screw extruders specially suitable for filler masterbatch production. Our extruders have the advantages of high wear resistance, strong shearing force, точный контроль температуры, stable performance and low operating cost, which can meet the processing needs of various types, различное количество маточной смеси наполнителя (СаСО3, тальк, BaSO4, и т. д.), and help enterprises improve production efficiency, ensure product quality and reduce production costs.

3.1 Main Advantages of Our Extruders for Filler Masterbatch Production

3.1.1 Высокая износостойкость, Длительный срок службы:

Aiming at the problem that inorganic fillers (например CaCO3, тальк) have high hardness and easy to wear the screw and barrel, we adopt high-quality wear-resistant materials and advanced manufacturing technology to ensure the wear resistance of the core components of the extruder. The screw and barrel are made of imported wear-resistant alloy steel (например 38CrMoAlA), and after nitriding treatment or bimetallic composite treatment, the surface hardness can reach ≥65 HRC, который имеет чрезвычайно сильную износостойкость и коррозионную стойкость, and can effectively resist the wear caused by the friction between the high-hardness filler and the components. This greatly extends the service life of the screw and barrel, reduces the frequency of component replacement, and reduces the maintenance cost of the equipment. Кроме того, we also provide professional wear detection services for the screw and barrel. Our technical team will regularly detect the wear degree of the screw and barrel for customers, issue a detailed wear report, and put forward targeted replacement and maintenance suggestions, ensuring that customers only replace components when necessary, avoiding unnecessary waste.

3.1.2 Strong Shearing and Mixing Capacity, Excellent Dispersibility:

The key to filler masterbatch production is to ensure the uniform dispersion of fillers. Our twin-screw extruders adopt an intermeshing co-rotating twin-screw structure, с разумным шагом винта, расчет шага и степени сжатия. Взаимодействие и вращение двойных шнеков может создать сильную силу сдвига и замешивания., который способен полностью разрушить агломераты неорганических наполнителей, make the fillers uniformly dispersed in the melted carrier resin, and ensure the dispersibility of the masterbatch. The screw is designed with a modular structure, and different screw elements (такие как транспортирующие элементы, смешивающие элементы, режущие элементы) can be freely combined according to the type and filling amount of filler masterbatch, so as to adjust the shear force and mixing effect, and achieve the best processing effect. Например, when processing high-filling CaCO3 masterbatch, we can configure more shearing elements to enhance the shearing effect and ensure the uniform dispersion of the filler; when processing talc masterbatch which requires high mixing uniformity, we can configure more mixing elements to improve the mixing effect.

3.1.3 Точный контроль температуры, Stable Performance:

Our extruders adopt advanced intelligent temperature control systems, which can realize precise control of the temperature of each section of the barrel and the die head. The temperature control accuracy can reach ±1℃, which can ensure that the carrier resin is fully melted without thermal decomposition, and the additives are not decomposed, ensuring the stability of the product performance. Система контроля температуры оснащена функцией мониторинга и сигнализации в реальном времени.. If the temperature of any section exceeds the set range, система вовремя выдаст тревожный сигнал, and even automatically adjust the heating power or shut down the equipment if necessary, to avoid equipment failure and product quality problems. Кроме того, the extruder is equipped with a high-precision pressure sensor, which can monitor the extrusion pressure in real time. If the pressure is too high or too low, the system will adjust the screw speed or feeding speed automatically, ensuring the stability of the extrusion process.

3.1.4 Широкий диапазон применения, Strong Flexibility:

Our extruder series can adapt to the processing needs of various types of filler masterbatch, including CaCO3 filler masterbatch, маточная смесь талька, BaSO4 filler masterbatch, и другие специальные суперконцентраты наполнителей. The filling amount can be adjusted from 30% к 80%, which can meet the different cost and performance requirements of customers. The modular design of the extruder (винт, бочка, головка, и т. д.) makes the replacement of components more convenient and quick. When customers need to adjust the product type or filling amount, they only need to replace the corresponding components, без замены всего оборудования, which reduces the cost of equipment transformation and improves the flexibility and adaptability of the equipment. Кроме того, our extruders can also be matched with different auxiliary equipment (например, высокоскоростные миксеры, сушилки, охладители, грануляторы, просеивающие машины, упаковочные машины) to form a complete automatic granulation production line, реализация непрерывного производства от предварительной обработки сырья до упаковки продукции.

3.1.5 Высокая эффективность производства, Low Energy Consumption:

Our twin-screw extruders have high production efficiency, which is much higher than that of single-screw extruders. The production capacity of our extruders ranges from 100kg/h to 3000kg/h, which can meet the production needs of different scales of enterprises (small, medium and large). The high-torque drive system and optimized screw design of the extruder can effectively improve the conveying capacity and plasticization efficiency of materials, reducing the residence time of materials in the extrusion cavity and improving production efficiency. В то же время, the extruder adopts an energy-saving design, such as a high-efficiency motor, a heat recovery device, и т. д., which can reduce the unit energy consumption by 15%-25% по сравнению с обычными экструдерами, helping enterprises reduce production costs.

3.1.6 Простота эксплуатации и обслуживания:

Our extruders adopt a PLC intelligent control system and a touch screen operation interface, что просто и интуитивно понятно, простой в эксплуатации. Система может хранить несколько наборов формул продуктов и параметров обработки.. When customers produce different types of filler masterbatch, they only need to call the corresponding formula and parameters, без повторной отладки, что экономит время и повышает эффективность производства. The modular design of the equipment makes the maintenance more convenient. The screw, бочка, die head and other components can be disassembled and assembled quickly, что сокращает время обслуживания и трудоемкость. Our after-sales service team will provide professional installation, услуги по вводу в эксплуатацию и обучению клиентов, обеспечение беспрепятственного использования оборудования клиентами.

3.2 Our Extruder Product Series and Their Adaptation to Filler Masterbatch

In order to meet the diverse production needs of filler masterbatch enterprises of different scales and product types, we have launched a full range of twin-screw extruder products, включая серию HTS BASIC, Серия ХТС ПЛЮС, Серия ХТС СУПЕР, Серия ZTE и серия HTE. Each series has its own characteristics and targeted adaptation scenarios, which can be selected by customers according to their own production scale, тип продукта, budget and other factors.

3.2.1 Экструдеры серии HTS BASIC: Cost-Effective Choice for Medium and Small-Scale Enterprises.

The HTS BASIC series extruders are a cost-effective product series independently developed by us, which are specially designed for filler masterbatch processing enterprises with medium and small production scales or initial entry into the industry. В данной серии экструдеров используются среднемоментные редукторы ведущих европейских производителей., которые имеют преимущества стабильной работы, низкий уровень шума, высокая эффективность и длительный срок службы. The medium-torque design can meet the processing needs of most common filler masterbatch (such as low-to-medium filling CaCO3 masterbatch, PE/PP carrier masterbatch), and at the same time, it has a reasonable price, which can help enterprises reduce the initial investment cost.

С точки зрения конструктивного решения, the HTS BASIC series extruders adopt a twin-screw parallel structure, с диаметром винта от 30 мм до 65 мм., и степень сжатия 4～8., which can be adjusted according to the type and filling amount of filler masterbatch. Ствол изготовлен из износостойкой легированной стали с азотированной обработкой., а винт изготовлен из износостойкой и коррозионностойкой легированной стали., который имеет хорошую износостойкость. Экструдер оснащен системой управления ПЛК и интерфейсом управления с сенсорным экраном., который может реализовать автоматическую подачу, автоматический контроль температуры, автоматический контроль давления и автоматическая резка, и прост и удобен в эксплуатации.

Производственная мощность экструдеров серии HTS BASIC варьируется от 100 до 500 кг/ч., which is suitable for medium and small-sized filler masterbatch processing enterprises that mainly produce common filler masterbatch (such as CaCO3 masterbatch for plastic films, woven bags). Одним из самых больших преимуществ этой серии является то, что она может предоставлять гибкие возможности за счет различных комбинаций конфигураций.. Клиенты могут выбирать различные винтовые элементы., головки, feeding devices, drying devices and post-processing equipment according to their own product types, production capacity and budget, с тем, чтобы сформировать производственную линию, подходящую для их собственных нужд.

3.2.2 Экструдеры серии HTS PLUS: High-Performance Choice for Engineering Plastic and Filler Masterbatch.

The HTS PLUS series extruders adopt high-torque gearboxes independently developed and manufactured by us, which have stronger torque and load-bearing capacity than the HTS BASIC series. This series of extruders is mainly used for the processing of high-performance filler masterbatch, such as high-filling CaCO3 masterbatch (filling amount ≥60%), talc masterbatch, BaSO4 masterbatch, and filler masterbatch for engineering plastics (например ПП, Пенсильвания, ПК).

The HTS PLUS series extruders have a screw diameter ranging from 65mm to 110mm, a compression ratio of 5～10, and a screw speed range of 200～600 rpm. The screw and barrel adopt bimetallic composite treatment, which has higher wear resistance and corrosion resistance, and can adapt to the processing of high-hardness fillers (such as heavy calcium carbonate, тальк) and high-filling materials. The extruder is equipped with an advanced intelligent control system, which can realize precise control of extrusion parameters and real-time monitoring of production data. The production capacity ranges from 500kg/h to 2000kg/h, which is suitable for medium and large-scale filler masterbatch enterprises that pursue high performance and high filling amount.

Кроме того, the HTS PLUS series extruders have a stronger mixing and shearing capacity, which can fully disperse the high-filling fillers in the carrier resin, ensuring the dispersibility and stability of the masterbatch. It is especially suitable for the production of filler masterbatch used in automotive parts, корпуса бытовой техники, high-grade plastic films and other high-performance plastic products.

3.2.3 Экструдеры серии HTS SUPER: Top-End Choice for High-End Filler Masterbatch.

The HTS SUPER series extruders adopt the latest ultra-high torque transmission device independently developed by us. Aiming at the high torque and high speed characteristics of this series, the structural design of each key component of the extruder has been completely optimized, which is our highest-end extruder series, representing the advanced level of China’s extruder development. This series of extruders is mainly used for the processing of high-end, special and high-performance filler masterbatch, such as high-filling BaSO4 masterbatch (for medical plastics, high-grade films), glass fiber reinforced filler masterbatch, flame-retardant filler masterbatch, and filler masterbatch for special engineering plastics.

The HTS SUPER series extruders have a screw diameter ranging from 80mm to 130mm, a compression ratio of 6～12, and a screw speed range of 250～700 rpm. The screw and barrel adopt imported wear-resistant alloy steel and laser cladding technology, which has extremely high wear resistance and corrosion resistance, and can adapt to the processing of various special fillers (such as glass fiber, технический углерод, сульфат бария) and high-filling materials (filling amount ≥70%). The extruder is equipped with an intelligent PLC + cloud touch screen control system, который может осуществлять удаленную настройку параметров, мониторинг производственных данных и прогнозное обслуживание оборудования, реализация интеллектуального управления производством.

Производственная мощность экструдеров серии HTS SUPER варьируется от 1000 до 3000 кг/ч., which is suitable for large-scale high-end filler masterbatch enterprises that pursue high efficiency, high performance and intelligence. This series of extruders has the advantages of high precision, strong customization, multi-function and stable performance, which can meet the most stringent processing requirements of high-end filler masterbatch.

3.2.4 Экструдеры серии ZTE: Cost-Effective Choice for General Filler Masterbatch.

The ZTE series extruders have excellent cost performance, and their designed parameters are suitable for most filler masterbatch materials (such as low-to-medium filling CaCO3 masterbatch, PE/PP carrier masterbatch). This series of extruders adopts a simplified and optimized structure, which reduces the production cost while ensuring the basic performance, and is suitable for small and medium-sized enterprises with limited budget and general product requirements.

The ZTE series extruders have a screw diameter ranging from 30mm to 50mm, a compression ratio of 4～7, and a screw speed range of 150～500 rpm. The production capacity ranges from 50kg/h to 300kg/h, which is suitable for small-scale production of common filler masterbatch. The extruder is easy to operate and maintain, and the after-sales service cost is low, which is a cost-effective choice for small enterprises and individual workshops.

3.2.5 Экструдеры серии HTE: High-Efficiency and Energy-Saving Choice for Large-Scale Production.

The HTE series extruders combine high performance and high cost performance, and are designed to reduce energy consumption with higher output. This series of extruders adopts a high-efficiency motor, an optimized screw structure and a heat recovery device, which can reduce the unit energy consumption by 20%～25% compared with ordinary extruders, and has higher production efficiency.

The HTE series extruders have a screw diameter ranging from 65mm to 110mm, a compression ratio of 5～9, and a screw speed range of 200～600 rpm. The production capacity ranges from 500kg/h to 2500kg/h, which is suitable for large-scale continuous production of common filler masterbatch (such as CaCO3 masterbatch, talc masterbatch). The extruder is equipped with a precise temperature control system and a stable pressure control system, which can ensure the uniformity and stability of the product quality. It is suitable for large-scale filler masterbatch enterprises that pursue high efficiency, energy saving and cost control.

3.3 Selection Suggestions for Filler Masterbatch Extruders

When selecting extruders for filler masterbatch production, enterprises need to comprehensively consider their own production needs, product types, сумма заполнения, budget and other factors to ensure that the selected equipment can meet the actual production needs and bring maximum economic benefits. The following are some specific selection suggestions:

3.3.1 Determine the Extruder Series According to Product Type and Filling Amount:

Different types and filling amounts of filler masterbatch have different requirements for extruders. Например, if the enterprise mainly produces low-to-medium filling CaCO3 masterbatch (filling amount ≤60%) and common PE/PP carrier masterbatch, the HTS BASIC series or ZTE series extruders are suitable; if the enterprise produces high-filling masterbatch (filling amount ≥60%), talc masterbatch or BaSO4 masterbatch, the HTS PLUS series extruders are recommended; if the enterprise produces high-end, special filler masterbatch (such as glass fiber reinforced masterbatch, огнестойкая маточная смесь), the HTS SUPER series extruders are the best choice; if the enterprise pursues large-scale, energy-saving and high-efficiency production, the HTE series extruders are suitable.

3.3.2 Determine the Production Capacity of the Extruder According to the Production Scale:

Enterprises should select the extruder with appropriate production capacity according to their own production scale and market demand. If the production scale is small (daily output less than 1 ton), the ZTE series or HTS BASIC series extruders with production capacity of 50-300kg/h are suitable; if the production scale is medium (daily output 1-5 tons), the HTS BASIC series or HTS PLUS series extruders with production capacity of 300-1000kg/h are suitable; if the production scale is large (daily output more than 5 tons), it is recommended to choose the HTS PLUS series, HTS SUPER series or HTE series extruders with production capacity of more than 1000kg/h.

3.3.3 Consider the Wear Resistance of the Equipment:

The wear resistance of the screw and barrel is a key factor affecting the service life and operating cost of the extruder. For enterprises that process high-hardness fillers (such as heavy calcium carbonate, тальк) or high-filling masterbatch, it is necessary to select extruders with high wear resistance (such as screw and barrel with bimetallic composite treatment or laser cladding treatment), such as the HTS PLUS series and HTS SUPER series, to reduce the frequency of component replacement and maintenance cost.

3.3.4 Consider the Cost-Effectiveness of the Equipment:

Enterprises should not only pay attention to the initial investment cost of the equipment, but also consider the long-term operating cost (например, энергопотребление, maintenance cost, spare parts cost). Например, although the initial investment of the HTS SUPER series extruders is high, their wear resistance, stability and production efficiency are better, and the long-term operating cost is lower; the ZTE series extruders have a low initial investment, but their production capacity and wear resistance are limited, which is suitable for enterprises with limited budget and small-scale production.

3.3.5 Pay Attention to the After-Sales Service of the Equipment:

The after-sales service of the equipment is crucial for the normal operation of the production line. Enterprises should select manufacturers with perfect after-sales service systems, which can provide professional installation, ввод в эксплуатацию, обучение, maintenance and spare parts supply services. We have a professional after-sales service team, which can respond to customer needs in a timely manner (provide solutions within 24 часы) and send technicians to the site for maintenance if necessary, ensuring the normal operation of the production line.

3.3.6 Consider the Flexibility and Expandability of the Equipment:

With the changes of market demand, enterprises may need to adjust their product types and filling amounts. Поэтому, when selecting extruders, enterprises should consider the flexibility and expandability of the equipment. Our extruders adopt a modular design, which can be freely combined and upgraded according to the needs of enterprises, improving the flexibility and expandability of the equipment, and reducing the cost of equipment transformation.

4. Области применения и методы использования маточной смеси наполнителя

Мастербатч наполнителя, в качестве ключевой функциональной добавки при переработке пластмасс, имеет широкий спектр областей применения, охватывающих различные области, такие как пластиковая упаковка, строительство, автомобильный, электроника, предметы первой необходимости и сельское хозяйство. Его основная роль заключается в снижении себестоимости производства пластиковых изделий при одновременном улучшении или сохранении основных характеристик пластиковых изделий.. Ниже будут подробно представлены конкретные области применения и методы использования маточной смеси наполнителя.:

4.1 Области применения маточной смеси наполнителя

Маточную смесь наполнителя можно использовать при переработке различных пластиковых изделий., и разные типы маточной смеси наполнителей имеют разные области применения.. Основные области применения следующие::

4.1.1 Промышленность пластиковой упаковки:

Это крупнейшая область применения маточной смеси наполнителя., учет более чем 50% от общей суммы заявки. Filler masterbatch is widely used in the production of plastic films, пластиковые пакеты, woven bags, упаковочные ремни, packaging containers and other packaging products.

• Plastic Films: Including plastic thin films, thick films, stretch films, greenhouse films, и т. д.. The filler masterbatch used for plastic films is mainly light calcium carbonate filler masterbatch or barium sulfate filler masterbatch, which requires good dispersibility, высокая крупность и отсутствие примесей, чтобы на выдувной пленке не было белых пятен, черные пятна или дырочки, and maintains good transparency, toughness and tensile strength. Adding an appropriate amount of filler masterbatch can not only reduce the production cost of the film, но и улучшить жесткость, heat resistance and dimensional stability of the film, and reduce the shrinkage rate of the film. Например, in the production of plastic shopping bags, добавление 1%-3% of CaCO3 filler masterbatch can reduce the cost by 5%-10% without affecting the toughness and load-bearing capacity of the bags.
• Plastic Bags: Including shopping bags, vest bags, garbage bags, food packaging bags, и т. д.. The filler masterbatch used for plastic bags is mainly heavy calcium carbonate filler masterbatch, which has low cost and good wear resistance. Adding 2%-5% of filler masterbatch can reduce the cost and improve the rigidity and wear resistance of the bags. For garbage bags, adding an appropriate amount of filler masterbatch can also improve the toughness and tear resistance of the bags, making them not easy to break.
• Woven Bags and Packaging Belts: Woven bags are widely used in the packaging of grain, fertilizer, цемент, chemical products and other goods; packaging belts are used for the bundling of goods. The filler masterbatch used for woven bags and packaging belts is mainly heavy calcium carbonate filler masterbatch or talc filler masterbatch, which requires high rigidity and wear resistance. Adding 5%-10% of filler masterbatch can improve the rigidity, tensile strength and wear resistance of woven bags and packaging belts, reduce the cost, and extend the service life of the products.
• Packaging Containers: Including plastic bottles, пластиковые бочки, plastic boxes, и т. д.. The filler masterbatch used for packaging containers is mainly barium sulfate filler masterbatch or light calcium carbonate filler masterbatch, which requires good transparency and chemical stability. Adding an appropriate amount of filler masterbatch can reduce the cost and improve the rigidity and impact strength of the containers.

4.1.2 Plastic Construction Industry:

Filler masterbatch is widely used in the production of plastic pipes, plastic profiles, plastic sheets, plastic tiles and other construction products.

• Plastic Pipes: Including PVC pipes, ПЭ трубы, PP pipes, и т. д., which are used for water supply, drainage, gas transmission, cable protection and other fields. The filler masterbatch used for plastic pipes is mainly calcium carbonate filler masterbatch or talc filler masterbatch, which requires high rigidity, heat resistance and pressure resistance. Adding 5%-15% of filler masterbatch can improve the rigidity, heat distortion temperature and pressure resistance of the pipes, reduce the cost, and prevent the pipes from deforming under high temperature and pressure.
• Plastic Profiles: Including PVC profiles for doors and windows, plastic decorative profiles, и т. д.. The filler masterbatch used for plastic profiles is mainly calcium carbonate filler masterbatch, which requires good weather resistance and impact strength. Adding 5%-10% of filler masterbatch can improve the rigidity, weather resistance and impact strength of the profiles, reduce the cost, and ensure the service life of the profiles in outdoor environments.
• Plastic Sheets: Including PVC sheets, ПЭ листы, ПП листы, и т. д., which are used for indoor decoration, упаковка, waterproofing and other fields. The filler masterbatch used for plastic sheets is mainly calcium carbonate filler masterbatch or barium sulfate filler masterbatch, which requires good flatness and toughness. Adding 3%-8% of filler masterbatch can reduce the cost and improve the rigidity and toughness of the sheets.

4.1.3 Plastic Injection Molding Industry:

Filler masterbatch is widely used in the production of various injection molding products, such as plastic daily necessities, plastic toys, plastic parts, plastic shells and so on.

• Plastic Daily Necessities: Including plastic bowls, plastic plates, plastic cups, plastic baskets, plastic buckets and other daily necessities. The filler masterbatch used for these products is mainly calcium carbonate filler masterbatch, which has low cost and good safety. Adding 2%-5% of filler masterbatch can reduce the cost and improve the rigidity and impact strength of the products, making them not easy to break.
• Plastic Toys: Including various plastic toys for children. The filler masterbatch used for plastic toys is mainly light calcium carbonate filler masterbatch or barium sulfate filler masterbatch, which requires high safety, нетоксичность, good dispersibility and no odor, in line with international toy safety standards (such as EN 71, ASTM F963). The particle size of the filler should be fine (выше 1250 сетка) to avoid scratching children’s skin and ensure the smoothness of the toy surface. Adding 1%-3% of light calcium carbonate filler masterbatch can reduce the production cost of toys without affecting the toughness and colorability of the toys; barium sulfate filler masterbatch is suitable for transparent or semi-transparent plastic toys, which can improve the transparency and surface gloss of the toys, making them more beautiful.
• Plastic Parts and Shells: Including plastic parts for home appliances, automotive interior parts, electronic product shells, и т. д.. The filler masterbatch used for these products is mainly talc filler masterbatch or glass fiber reinforced filler masterbatch, which requires high rigidity, heat resistance and impact strength. Например, in the production of automotive interior parts (such as instrument panels, дверные панели), добавление 5%-8% of talc filler masterbatch can improve the rigidity and heat distortion temperature of the parts, reduce the shrinkage rate, and make the parts not easy to deform under high temperature environment in the car; in the production of electronic product shells (such as mobile phone shells, router shells), добавление 3%-5% of glass fiber reinforced filler masterbatch can improve the impact strength and dimensional accuracy of the shells, enhancing the durability of the products.

4.1.4 Automotive Plastic Industry:

With the trend of lightweight and energy saving in the automotive industry, plastic materials are widely used in automotive manufacturing, and filler masterbatch, as an important functional additive, plays a key role in reducing costs and improving performance. The application of filler masterbatch in the automotive plastic industry is mainly concentrated in automotive interior parts, exterior parts and functional parts.

• Автомобильные детали интерьера: Including instrument panels, дверные панели, seat cushions, armrests, и т. д.. These parts have high requirements on rigidity, термостойкость, low odor and environmental protection. Talc filler masterbatch and calcium carbonate filler masterbatch are the most commonly used products. Talc filler masterbatch can significantly improve the rigidity and heat resistance of polypropylene (ПП) материалы, making the interior parts have good dimensional stability; calcium carbonate filler masterbatch has the advantages of low cost and good processing fluidity, which can reduce the production cost of interior parts. Например, добавление 6%-10% of talc filler masterbatch to PP instrument panels can improve the heat distortion temperature by 15-25℃, and reduce the production cost by 8%-12%.
• Автомобильные внешние детали: Including bumpers, крылья, дверные ручки, и т. д.. These parts are exposed to the outdoor environment for a long time, so they have high requirements on weather resistance, impact strength and UV resistance. The filler masterbatch used for exterior parts is mainly talc filler masterbatch or barium sulfate filler masterbatch, which is usually compounded with weather-resistant additives. Adding 4%-7% of talc filler masterbatch can improve the impact strength and rigidity of the exterior parts, enhance their resistance to external impact; barium sulfate filler masterbatch can improve the weather resistance and color retention of the exterior parts, making them not easy to fade and aging under the action of sunlight and rain.
• Automotive Functional Parts: Including air intake pipes, cooling system parts, battery casings, и т. д.. These parts have high requirements on heat resistance, chemical resistance and mechanical properties. The filler masterbatch used for functional parts is mainly glass fiber reinforced filler masterbatch or special mineral filler masterbatch. Например, добавление 10%-15% of glass fiber reinforced filler masterbatch to the air intake pipe can improve the heat resistance and pressure resistance of the pipe, ensuring its normal operation under high temperature and high pressure; adding barium sulfate filler masterbatch to the battery casing can improve the radiation resistance and chemical stability of the casing, ensuring the safety of the battery.

4.1.5 Electronic and Electrical Plastic Industry:

Electronic and electrical products have high requirements on the flame retardancy, изоляция, dimensional accuracy and heat resistance of plastic materials. Filler masterbatch is widely used in the production of plastic parts of electronic and electrical products, such as wire and cable sheaths, transformer casings, connector housings, и т. д..

• Wire and Cable Sheaths: The plastic sheaths of wires and cables need to have good insulation, износостойкость, flame retardancy and weather resistance. The filler masterbatch used for wire and cable sheaths is mainly calcium carbonate filler masterbatch or flame-retardant filler masterbatch. Adding 3%-6% of calcium carbonate filler masterbatch can improve the wear resistance and rigidity of the sheath, reduce the cost; flame-retardant filler masterbatch (such as magnesium hydroxide, aluminum hydroxide filler masterbatch) can improve the flame retardancy of the sheath, preventing the spread of fire in case of short circuit, ensuring the safety of the circuit.
• Transformer Casings and Connector Housings: These parts need to have good insulation, heat resistance and dimensional accuracy. The filler masterbatch used is mainly talc filler masterbatch or glass fiber reinforced filler masterbatch. Adding 5%-8% of talc filler masterbatch can improve the heat resistance and dimensional stability of the parts, making them not easy to deform under long-term high temperature operation; glass fiber reinforced filler masterbatch can improve the impact strength and insulation of the parts, ensuring the normal operation of electronic and electrical products.

4.1.6 Agricultural Plastic Industry:

Agricultural plastic products (such as greenhouse films, mulch films, irrigation pipes, fertilizer bags) have the characteristics of large dosage, low cost and harsh use environment. Filler masterbatch can effectively reduce the production cost of agricultural plastic products and improve their service life.

• Greenhouse Films and Mulch Films: These products need to have good transparency, прочность, weather resistance and anti-aging properties. The filler masterbatch used is mainly light calcium carbonate filler masterbatch or barium sulfate filler masterbatch. Adding 1%-4% of light calcium carbonate filler masterbatch can reduce the cost of the film, improve its toughness and anti-aging properties, and extend the service life of the film; barium sulfate filler masterbatch can improve the transparency and light transmittance of the film, which is conducive to the photosynthesis of crops.
• Irrigation Pipes and Fertilizer Bags: Irrigation pipes need to have good pressure resistance and wear resistance; fertilizer bags need to have good toughness and wear resistance. The filler masterbatch used is mainly heavy calcium carbonate filler masterbatch or talc filler masterbatch. Adding 5%-10% of heavy calcium carbonate filler masterbatch can improve the pressure resistance and wear resistance of irrigation pipes, reduce the cost; добавление 3%-6% of talc filler masterbatch can improve the toughness and wear resistance of fertilizer bags, making them not easy to break during transportation and use.

4.2 Usage Methods of Filler Masterbatch

The correct use of filler masterbatch is crucial to ensure the quality of plastic products and give full play to the performance of the masterbatch. The usage methods of filler masterbatch mainly include mixing ratio, mixing method, processing parameter adjustment and precautions. The specific operation points are as follows:

4.2.1 Determination of Mixing Ratio:

The mixing ratio of filler masterbatch and base plastic (carrier resin of plastic products) is mainly determined by the filling amount of the masterbatch, the performance requirements of the final product and the processing capacity of the equipment. The general mixing ratio range is 1%-20%, and the specific ratio can be adjusted according to the following principles:

• For plastic products with low performance requirements and high cost control requirements (such as ordinary plastic bags, garbage bags), the mixing ratio can be 5%-20% (using low-to-medium filling calcium carbonate filler masterbatch);
• For plastic products with medium performance requirements (например пластиковые пленки, ordinary injection molding parts), the mixing ratio can be 2%-8% (using medium filling calcium carbonate, talc or barium sulfate filler masterbatch);
• For plastic products with high performance requirements (например, автомобильные детали, electronic product shells, high-grade films), the mixing ratio can be 1%-5% (using high-filling, high-performance talc, barium sulfate or glass fiber reinforced filler masterbatch);
• For transparent or semi-transparent plastic products (such as plastic bottles, transparent films), the mixing ratio should be controlled at 1%-3%, and barium sulfate or light calcium carbonate filler masterbatch with fine particle size (выше 1250 сетка) should be selected to avoid affecting the transparency of the products.

4.2.2 Mixing Method:

The mixing of filler masterbatch and base plastic should ensure uniformity, so as to avoid local agglomeration of the masterbatch and affect the performance of the final product. The common mixing methods include dry mixing and wet mixing, among which dry mixing is the most widely used in industrial production.

• Dry Mixing: This method is suitable for most filler masterbatch and base plastic (например, ПЭ, ПП, ПВХ). The specific steps are: первый, dry the base plastic particles and filler masterbatch to remove moisture (the moisture content should be controlled below 0.5%); then, put the base plastic particles and filler masterbatch into a high-speed mixer according to the determined mixing ratio, and add an appropriate amount of lubricant (if necessary) to mix uniformly. Скорость смешивания обычно 500-800 об/мин, and the mixing time is 3-5 минуты. После смешивания, the mixture can be directly sent to the extruder or injection molding machine for processing. The advantages of dry mixing are simple operation, высокая эффективность, low cost and no pollution to the product.
• Wet Mixing: This method is suitable for filler masterbatch with poor dispersibility or base plastic with high viscosity (such as PVC paste). The specific steps are: mix the filler masterbatch with an appropriate amount of solvent (such as plasticizer, solvent oil) to form a paste, then add the paste to the base plastic and stir uniformly, and finally remove the solvent through heating or drying. The advantages of wet mixing are good mixing effect and uniform dispersion of the masterbatch; the disadvantages are complex operation, high cost, and easy residual solvent affecting the product quality. Поэтому, wet mixing is only used in special cases.

4.2.3 Adjustment of Processing Parameters:

When adding filler masterbatch to plastic processing, the processing parameters (например, температура, давление, скорость винта) need to be properly adjusted according to the type and filling amount of the masterbatch to ensure the smooth progress of processing and the quality of the final product.

• Temperature Adjustment: The addition of filler masterbatch will increase the viscosity of the mixture, so the processing temperature needs to be appropriately increased by 5-15℃ compared with the processing temperature of pure base plastic. Например, when processing PE plastic with calcium carbonate filler masterbatch, the processing temperature can be increased by 5-10℃; when processing PP plastic with talc filler masterbatch, the processing temperature can be increased by 10-15℃. It should be noted that the temperature should not be too high to avoid thermal decomposition of the base plastic and additives.
• Pressure Adjustment: The addition of filler masterbatch will increase the resistance during processing, so the processing pressure (давление экструзии, injection pressure) needs to be appropriately increased by 10%-20%. Например, when extruding plastic pipes with filler masterbatch, the extrusion pressure can be increased by 10%-15% to ensure the compactness and dimensional accuracy of the pipes; when injecting plastic parts with filler masterbatch, the injection pressure can be increased by 15%-20% to avoid defects such as insufficient filling and shrinkage.
• Screw Speed Adjustment: The screw speed should be adjusted according to the type and filling amount of the masterbatch. For high-filling masterbatch or masterbatch with poor dispersibility, the screw speed can be appropriately increased by 10%-15% to enhance the shear force and mixing effect, ensuring the uniform dispersion of the filler; for low-filling masterbatch or masterbatch with good dispersibility, the screw speed can be kept unchanged or slightly reduced to reduce energy consumption and wear of equipment.

4.2.4 Precautions for Use:

In the process of using filler masterbatch, the following precautions should be paid attention to to avoid affecting the processing effect and product quality:

• Moisture Prevention: Мастербатч наполнителя (especially calcium carbonate, talc masterbatch) is easy to absorb moisture, which will cause bubbles, pinholes and other defects in the final product. Поэтому, the masterbatch should be stored in a dry, прохладный и вентилируемый склад, and should be dried before use (the drying temperature is 80-100℃, and the drying time is 2-4 часы).
• Совместимость: The carrier resin of the filler masterbatch should be consistent with or compatible with the base plastic of the product. Например, PE filler masterbatch should be used with PE base plastic, and PP filler masterbatch should be used with PP base plastic. If the carrier resin is incompatible with the base plastic, it will affect the compatibility between the masterbatch and the base plastic, resulting in poor dispersibility and reduced product performance.
• Uniform Mixing: The filler masterbatch and base plastic must be mixed uniformly. If the mixing is uneven, local agglomeration of the masterbatch will occur, приводящие к дефектам, таким как белые пятна, black spots and agglomeration in the product, affecting the appearance and performance of the product.
• Dosage Control: The dosage of filler masterbatch should not exceed the maximum filling amount applicable to the equipment and product performance. Excessive dosage will lead to poor dispersibility, low toughness, poor processing fluidity and other problems of the product; insufficient dosage will not achieve the effect of cost reduction and performance improvement.
• Storage Period: The filler masterbatch has a certain storage period (в целом 6-12 месяцы). If the storage period is exceeded, the masterbatch may absorb moisture, agglomerate or the performance of additives may degrade, affecting the use effect. Поэтому, the masterbatch should be used within the storage period.

5. Common Problems and Solutions in Filler Masterbatch Production

In the production process of filler masterbatch, из-за влияния сырья, формула, processing equipment and processing parameters, various problems may occur, which affect the quality and production efficiency of the masterbatch. This chapter will summarize the common problems in filler masterbatch production, analyze their causes, and put forward targeted solutions to help enterprises solve production pain points and improve product quality stability.

5.1 Common Quality Problems of Filler Masterbatch and Their Solutions

5.1.1 Poor Dispersibility of Filler Masterbatch:

This is the most common quality problem in filler masterbatch production. The main manifestations are: the masterbatch has agglomeration, and after mixing with the base plastic, white spots, black spots or agglomeration appear in the final product, which affects the appearance and performance of the product.

Causes: 1) The particle size of the inorganic filler is too large or uneven, and the agglomerates are not broken during premixing; 2) The dosage of dispersant is insufficient or the type of dispersant is inappropriate, which cannot effectively prevent the agglomeration of the filler; 3) The premixing effect is poor, and the filler, carrier resin and additives are not mixed uniformly; 4) The shear force of the extruder is insufficient, and the agglomerates of the filler cannot be fully broken during extrusion; 5) The processing temperature is too low, and the carrier resin is not fully melted, which affects the dispersion of the filler.

Решения: 1) Select inorganic fillers with fine and uniform particle size (в целом 800-2000 сетка), and sieve the fillers before use to remove large particles and agglomerates; 2) Increase the dosage of dispersant appropriately (within the range of 1%-3% of the filler dosage) or replace with a dispersant compatible with the filler and carrier resin; 3) Optimize the premixing process, увеличить скорость перемешивания (800-1200 об/мин) and mixing time (5-10 минуты), and control the mixing temperature at 40-60℃ to improve the premixing uniformity; 4) Adjust the screw structure of the extruder, increase the number of shearing elements, or increase the screw speed to enhance the shear force; 5) Appropriately increase the processing temperature of the extruder to ensure that the carrier resin is fully melted, which is conducive to the dispersion of the filler.

5.1.2 Uneven Particle Size of Filler Masterbatch:

The main manifestations are: the particle size of the masterbatch varies greatly, some particles are too large, some are too small, and there are more powdery materials, which affects the fluidity of the masterbatch and the uniformity of mixing with the base plastic.

Causes: 1) The size of the die hole of the extruder die head is uneven or blocked; 2) The extrusion speed and the cutting speed of the granulator are not matched; 3) The cooling effect is poor, and the strips are not fully solidified before cutting, resulting in uneven cutting; 4) The viscosity of the mixture is uneven, and the extrusion speed of the strips is inconsistent.

Решения: 1) Clean the die head regularly, check and replace the die plate with uneven die holes, ensure that the size of each die hole is consistent; 2) Adjust the extrusion speed and the cutting speed of the granulator to make them matched (the cutting speed should be slightly higher than the extrusion speed of the strips); 3) Optimize the cooling process, increase the cooling water flow or extend the cooling time, ensure that the strips are fully solidified (the surface temperature of the strips after cooling is 20-30℃); 4) Adjust the formula ratio and processing parameters to ensure the uniform viscosity of the mixture, and avoid the inconsistency of the extrusion speed of the strips.

5.1.3 Low Melting Index of Filler Masterbatch

The main manifestations are: the fluidity of the masterbatch is poor, it is difficult to mix with the base plastic during processing, and the processing efficiency is low, which even leads to equipment blockage.

Causes:

• The filling amount of the filler is too high, which increases the viscosity of the masterbatch and reduces the fluidity;
• The type of carrier resin is inappropriate (the melting index of the carrier resin is too low);
• The processing temperature is too low, and the carrier resin is not fully melted;
• The dosage of lubricant is insufficient, which increases the friction between the materials and affects the fluidity.

Решения:

• Reduce the filling amount of the filler appropriately, or select a filler with better dispersibility to improve the fluidity;
• Replace the carrier resin with a higher melting index (например, use PE carrier resin with a melting index of 2-5g/10min for PE filler masterbatch);
• Appropriately increase the processing temperature of the extruder to ensure that the carrier resin is fully melted, improving the fluidity of the masterbatch;
• Increase the dosage of lubricant appropriately (within the range of 0.3%-1%), reduce the friction between the materials, and improve the fluidity.

5.1.4 Yellowing of Filler Masterbatch

The main manifestations are: the color of the masterbatch turns yellow, which affects the appearance of the final plastic product (especially light-colored products).

Causes:

• The thermal stability of the carrier resin is poor, and thermal decomposition occurs at high processing temperatures;
• The additives (такие как диспергаторы, смазочные материалы) are decomposed at high temperatures, producing yellow substances;
• The processing temperature is too high, leading to the oxidation and yellowing of the masterbatch;
• The filler contains impurities (such as iron oxide), which causes the masterbatch to turn yellow.

Решения:

• Select carrier resin with good thermal stability (such as adding antioxidants to the carrier resin);
• Replace additives with good thermal stability, avoid using additives that are easy to decompose at high temperatures;
• Reduce the processing temperature appropriately, avoid the oxidation and decomposition of the masterbatch;
• Screen the filler before use, remove impurities, and select fillers with high purity (such as calcium carbonate with a whiteness of ≥93).

5.1.5 High Moisture Content of Filler Masterbatch

The main manifestations are: пузыри, pinholes and other defects appear in the final plastic product after the masterbatch is mixed with the base plastic.

Causes:

• The filler is not dried thoroughly, and the moisture content exceeds 0.5%;
• The carrier resin or additives contain moisture;
• The masterbatch absorbs moisture during storage (stored in a humid environment);
• The premixing process is carried out in a humid environment, and the materials absorb moisture.

Решения:

• Extend the drying time of the filler (drying temperature 80-100℃, drying time 3-5 часы), and detect the moisture content of the filler to ensure that it is below 0.5%;
• Dry the carrier resin and additives before use to remove moisture;
• Store the masterbatch in a dry, прохладный и вентилируемый склад, and seal the packaging to prevent moisture absorption;
• Carry out the premixing process in a dry environment, and avoid the materials absorbing moisture from the air.

5.2 Common Production Equipment Problems and Their Solutions

5.2.1 Extruder Blockage

This is a common equipment problem in filler masterbatch production, which mainly occurs in the feeding section, melting section or die head of the extruder. The main manifestations are: the extrusion speed decreases sharply, the extrusion pressure rises rapidly, and even the equipment stops running.

Causes:

• The moisture content of the materials is too high, and the materials caking during extrusion;
• The processing temperature is too low, and the carrier resin is not fully melted, which accumulates in the extruder barrel;
• The materials contain impurities (such as stones, metals), which block the screw or die head;
• Скорость шнека слишком низкая, and the materials cannot be pushed forward smoothly, resulting in accumulation;
• The die head is not cleaned regularly, and the residual materials block the die holes.

Решения:

• Stop the machine immediately, отключить электропитание, and dry the materials thoroughly before restarting;
• Increase the processing temperature of the extruder, and wait for the materials in the barrel to be fully melted before continuing to extrude;
• Disassemble the extruder, remove the impurities blocking the screw or die head, and screen the materials before use to remove impurities;
• Increase the screw speed appropriately to ensure that the materials are pushed forward smoothly;
• Clean the die head regularly (after each production batch) to remove residual materials and avoid die hole blockage.

5.2.2 Severe Wear of Extruder Screw and Barrel

The main manifestations are: the shear force and extrusion pressure of the extruder decrease, the dispersibility of the masterbatch becomes poor, the production efficiency decreases, and the screw and barrel have obvious wear marks.

Causes:

• The filler has high hardness (such as heavy calcium carbonate, тальк) and long-term friction with the screw and barrel;
• The materials contain impurities (such as metals, камни), which accelerate the wear of the screw and barrel;
• The processing temperature is too low, and the materials have high viscosity, which increases the friction between the materials and the screw, бочка;
• Шнек и ствол изготовлены из материалов с плохой износостойкостью..

Решения:

• Select extruders with high wear resistance (such as screw and barrel with bimetallic composite treatment or laser cladding treatment), such as our HTS PLUS series and HTS SUPER series extruders;
• Screen the materials before use to remove impurities, and select fillers with appropriate hardness;
• Appropriately increase the processing temperature to reduce the viscosity of the materials and reduce friction;
• Regularly check the wear degree of the screw and barrel, and replace the worn components in time;
• Add an appropriate amount of lubricant to the materials to reduce the friction between the materials and the screw, бочка.

5.2.4 Unstable Temperature Control of Extruder

The main manifestations are: the temperature of each section of the extruder fluctuates greatly (exceeding ±1℃), resulting in uneven melting of the materials, poor dispersibility of the masterbatch, и нестабильное качество продукции.

Causes:

• The temperature control system of the extruder is faulty (such as temperature sensor damage, heating ring failure);
• The cooling system of the extruder is abnormal (such as insufficient cooling water flow, cooling fan failure);
• The processing environment temperature fluctuates greatly, affecting the temperature control of the extruder;
• The heating power of the extruder is insufficient or uneven.

Решения:

• Check the temperature control system regularly, replace the damaged temperature sensor and heating ring, and calibrate the temperature control instrument;
• Check the cooling system, ensure sufficient cooling water flow, and repair the faulty cooling fan;
• Control the processing environment temperature (keep it at 20-30℃), avoid large temperature fluctuations;
• Increase the heating power of the extruder appropriately, or check the heating circuit to ensure uniform heating of each section.

6. Conclusion and Outlook

Мастербатч наполнителя, as a key functional additive in the plastic processing industry, plays an irreplaceable role in reducing production costs, улучшение производительности продукта и оптимизация эффективности обработки. With the rapid development of the global plastic industry and the continuous upgrading of downstream product requirements, the filler masterbatch industry is moving towards high performance, функционализация, high filling amount, охрана окружающей среды и разведка. Extrusion granulation technology, в качестве основной технологии производства маточной смеси наполнителей, directly determines the quality and competitiveness of the masterbatch. The performance of extruders is the key to ensuring the stable production of high-quality filler masterbatch.

We have developed a full range of twin-screw extruder products (HTS BASIC series, Серия ХТС ПЛЮС, Серия ХТС СУПЕР, ZTE series, серия HTE) according to the characteristics of filler masterbatch raw materials and processing requirements. Our extruders have the advantages of high wear resistance, strong shearing and mixing capacity, точный контроль температуры, wide application range, high production efficiency and low energy consumption, which can meet the processing needs of various types and different filling amounts of filler masterbatch. By providing targeted extruder products and professional processing solutions, we help filler masterbatch manufacturers solve production pain points, improve production efficiency, обеспечить качество продукции, и получить конкурентное преимущество в жесткой рыночной конкуренции.

Looking forward to the future, with the continuous advancement of science and technology and the increasingly strict environmental protection policies, the filler masterbatch industry will face new opportunities and challenges. On the one hand, the demand for high-performance, functional and environmental protection filler masterbatch (such as degradable filler masterbatch, flame-retardant and antistatic filler masterbatch) will continue to grow, which will put higher requirements on extrusion technology and equipment performance; с другой стороны, the intelligence and automation level of production equipment will continue to improve, and intelligent granulation production lines integrating raw material pretreatment, extrusion granulation, screening packaging and data monitoring will become the development trend.

We will continue to focus on the research and development of extrusion technology and equipment, keep up with the development trend of the filler masterbatch industry, continuously optimize product performance, develop more high-performance, energy-saving and intelligent extruders and granulation production lines, and provide more professional and comprehensive solutions for filler masterbatch manufacturers. В то же время, we will strengthen cooperation with upstream and downstream enterprises in the industry, promote the technological progress and high-quality development of the filler masterbatch industry, and make greater contributions to the sustainable development of the global plastic industry.